Общий курс физики. Том 4. Оптика - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка): Скачать (прямая ссылка):
пенсатором К можно измерить разность фаз А между Efі и E1 отраженной волны, а анализатором А — азимут ? ее восстановленной линейной поляризации. По этим данным можно вычислить оптические константы металла п их.
Действительно, из формул Френеля (65.8) при S1 — Sjj получаем
_ COS (ф + ¦>[?)
R1 ~ cos (ф ф) •
Очевидно,
' = tg?.
Отсюда _
1 —ге1Ы _ cos ф cos тр _ /у2 — sin2 ф 1 + /-e,A sin ф sin гр tg ф sin ф "
Далее,
V2 — sin2 ф = (п — /х)2 — sin2 ф = п2 — и2 — 2 г'/гх — sin2 ф. На основании (72.7) и (72.2)
Vа — sin2 ф = п% — %% — 2/ЯфХф cos X — Лф Sina X = (яФ cos х — /хф)2. Следовательно,
V cos ф = У V2 — sin2 ф = Яф cos X — /Хф, (73.4)
і —геіЛ ґі(рcos х-1Xp 1 + ГЄІА tgфsmф '
Умножая числитель и знаменатель левой части на 1 + re~ih, получим
1 — г2—2ir sin А лф cos X ~ 1+/-2+2/-cos Д tg ф sin ф ' § 73] ИЗМЕРЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ МЕТАЛЛОВ
449
а отделяя вещественную часть от мнимой и используя соотношение
r=s t^p' 1-t»
H,C08X = tg«psin«p 1+tga?+2gtgpcosA'
Ot- tg ? sin д
K,p = 2tgysin9 1+tg2?+2tg?cosA'
или
. cos 2?
«a, COS X = tg ф sin ф -Г——. 0Q -г,
ч> л ьт ^ l + sm2?cosA '
, sin 2? sin А
Xm = ІйфБІПф-г-;—--
4P ь т ^ 1 + sm 2? cos A
(73.5)
Из этих формул люжно определить пф cos % и хф. После этого легко вычислить инварианты Кеттелера по формулам
(73.6)
а = Пф — y.% = п% COS2 X + Sin2 ф — 4?,,
ь = пфХф cos х-
Наконец, с помощью формул (72.11) по инвариантам Кеттелера можно вычислить главные* показатели преломления и затухания пик.
Для упрощения расчетов измерения можно производить при таком угле падения ф, когда А = я/2. Такой угол называется главным углом падения, а соответствующий ему азимут ? — главным азимутом. При ф = ф формулы (73.5) принимают вид
/г-с08х=^ф8іпфс08 2|ї, х- =^ф5іп ф sin 2?. (73.7)
Наиболее трудным моментом при экспериментальном определении лих является приготовление металлических поверхностей. При обработке отражающих поверхностей на них возникают переходные слои, свойства которых зависят от способа обработки. Если толщина переходного слоя того же порядка, что и глубина проникновения света в металл, то измерения дают оптические постоянные не цельного металла, а переходного слоя на его поверхности. В табл. 7 приведены для ориентировки значения кип некоторых металлов, полученные по методу Друде (Л = 589,3 нм). Отражательная способность R вычислена по формуле (73.3).
3. Запишем формулу (73.3) в виде
(я» + и«+1)_2я
К" („2 + н2+1)+2„- (73-Ь>
Как видно из табл. 7, почти для всех металлов 2п мало по сравнению с /г2 + X2 + 1. Благодаря этому отражательная способность металлов очень велика — для многих металлов она близка к единице. «Металлический блеск», присущий металлам, объясняется их большой отражательной способностью. Так как хил изменяются в зависимости от длины волны, некоторые металлы — в особенности медь 450
ОПТИКА МЕТАЛЛОВ
(ГЛ. vi
и золото — обладают резко выраженным цветом. Металл кажется нам, например, красным, если он сильнее всего отражает красные лучи. Поэтому, грубо говоря, поверхностная окраска металла является дополнительной к цвету лучей, проходящих через тонкие металлические пленки. Например, очень тонкие золотые пленки в проходящем свете кажутся зелеными.
Таблица 7
т -................- —-......... ¦ Металл X п R, %
Натрий 2,61 0,05 97,5
Серебро, цельное 3,64 0,18 95,1
Магний, цельный 4,42 0,37 93,1
Золото, цельное 2,82 0,37 84,9
Золото, электролитическое 2,83 0,47 81,5
Ртуть 4,41 1,62 75,4
Медь, цельная 2,62 0,64 73,2
Никель, цельный 3,32 1,79 62,0
Никель, электролитический 3,48 1,97 2,01 62,0
Никель, гальванически распыленный 1,30 43,3
Железо, гальванически распыленное 1,63 1,51 32,6
Для слабо поглощающих тел отражательная способность определяется почти исключительно главным показателем преломления п и практически не зависит от х. К таким телам относятся красящие вещества. В этом случае поверхностная окраска тел обусловлена не избирательным отражением, а избирательным поглощением в слое красящего вещества. Поэтому окраска тел кажется одинаковой в отраженном и проходящем свете. Слои лаковых красок свободны от неоднородностей, которые сделали бы эти слои мутными. Сквозь слои таких красок видны детали поверхности тела. Свет от источника попадает на поверхность тела-и на ней рассеивается. Таким образом, на пути к глазу он дважды проходит через поглощающий слой краски, претерпевая при этом избирательное поглощение. Свет, отраженный от передней поверхности лака, может дать слабый беловатый оттенок. Если поверхность слоя лака гладкая, то такой беловатый оттенок практически ограничивается областью зеркального отражения. Клеевые краски искусственно делаются мутными путем введения в них различных неоднородностей. Свет, падающий на слой краски, рассеивается на этих неоднород-ностях, не достигая поверхности тела. Таким образом, значительная доля света рассеивается верхними слоями краски, не претерпевая избирательного поглощения. Благодаря этому появляется заметный беловатый оттенок.
